输送链设计示例解析

以ISO 1977：2006的M160输送链为例进行设计计算。M160输送链的主要尺寸和技术参数见表5-50。

表5-50 ISO 1977：2006M160输送链的主要尺寸和技术参数

1.链条的横向尺寸设计

1）内链板厚度s₁。采用极值法计算并选取公差：

2）外链板高度h₃。采用内外链板等强度和等厚度原则：

h₃=（h₂-d₄）+d₂=[（51-25）+18]mm=44mm，其公差在IT12～IT14范围中选IT13=0.46mm（取单向负公差），即44 _-⁰0.46mm。

3）内节外宽b₂。采用极值法计算并选取公差等级，名义尺寸按标准规定选取：

δ_b2=b_2max-b_2min=b_2max-（b_1min+2×s_1min）

=[52-（37+2×7.02）]mm=0.96mm

由于输送链的零部件尺寸公差和形位公差值均比较大，且尺寸公差和几何公差相关联，故其内节内宽一般不会设计在标准的最小值（b_1min），所以内节外宽公差放在中上限，即在IT12～IT14范围中选IT13=0.46mm（取单向负公差）较合适，所以内节外宽为：b₂=52⁰_-0.46mm。

4）外节外宽W。由于标准中规定内外链板侧隙至少0.5mm，现可设定1mm，采用极值法计算。

W_max=b_2max+1+2×S_2max=（52+1+2×7.2）mm=67.4mm。

δW=Wmax-Wmin=Wmax-（b2max+0.5+2×s2min）

=[67.4-（52+0.5+2×7.2）]mm=0.5mm。

在IT12～IT14范围中选IT13=0.46mm（取单向负公差）。

5）销轴长度b₄。根据经验公式，销轴的露头高度Δ_b4=（0.1～0.5）+0.2d₂=（0.4+0.2×18）mm=4.0mm。

采用极值法计算销轴长度：

b_4max=W_max+2×Δ_b4=（67.4+2×4）mm=75.4mm<b₄（85mm），符合标准要求。

在IT11～IT13范围中选IT11=0.19mm（取单向负公差），。

6）内链板高度h₂。内链板高度最大值按标准选取h₂=51mm，其公差在IT12～IT14范围中选IT13=0.46mm（取单向负公差）。

7）滚子高度H_G。由表5-46查得，Δ_G=0.6mm，则

H_G=b_1min^-ΔG=（37-0.6）mm=36.4mm，公差取单向负公差0.7mm。

8）套筒长度H_T。套筒长度和内节外宽可以等同，即：H_Tmax=b_2max=52mm。

其公差在IT11～IT14范围中选IT12=0.30mm（取单向负公差）。

2.链条的纵向尺寸设计

1）销轴直径d₂。销轴直径最大值按标准选取d₂=18，其公差在IT7～IT10范围中选IT9=0.043mm（取单向负公差）。

2）套筒内径d₃。套筒内径最小值按标准选取d₃=18.1mm，其公差在IT9～IT11范围中选IT10=0.07mm（取单向正公差）。

3）套筒外径d₄。套筒外径最大值按标准选取d₄=25mm，其公差在IT7～IT9范围中选IT8=0.039mm（取单向负公差）。

4）滚子内径d₅。由表5-47查得最小滚套间隙Δ_GT=0.12mm，则滚子内径为

d_5min=d_4max+Δ_GT=（25+0.12）mm=25.12mm

其公差在IT9～IT12范围中选IT11=0.13（取单向正公差）。

5）滚子外径d₁。滚子外径最大值按标准选取d₄=70mm，其公差在IT9～IT12范围中选IT10=0.12mm（取单向负公差）。

6）内链板孔心距A_N。由于链长公差为0～+0.25%，故内链板孔心距为

A_N=（1+0.05%）×160mm=160.08mm(www.xing528.com)

其公差在IT9～IT11范围中选IT10=0.16mm（取双向公差），即设定：±0.08mm。

7）内链板孔径d_N。假设外链节压出力为F_W=9890N（参考JB/T10970—2010中32A要求进行插入法估算，也可根据用户要求确定），则内链节压出力为

为保证内链节压出力F_N≥7120N，由式（5-22）、式（5-23）计算可得其内链板孔径和套筒外径的实际最小过盈量为δ_min=0.075mm。

根据套筒外径公差⁰_-0.039mm，则内链板孔径d_N可设定为φ25^-0.12_-0.16mm。

8）外链板孔心距A_W。A_W=A_N-Δ_XT=[160.08-（18.135-17.9785）]mm=159.92mm其公差与内链板孔心距公差相同，即：±0.08mm。

9）外链板孔径d_W。为保证外链节压出力F_W≥9890N，由式（5-22）、式（5-23）计算可得其外链板孔和销轴外径的实际最小过盈量为δ_min=0.058mm。根据销轴外径公差⁰_-0.043 mm，则外链板孔径d_W可设定为φ18^-0.12_-0.16mm。

3.链条长度验算

1）链长及公差验算。设定n=4（4个最小单元，即8节），由式（5-116）计算可得链长L=1280.626mm，a=0.02224mm，b=0.0064mm，c=0.0191mm，δ_L=±0.304mm。由于8节标准链长精度是：1281.6mm±1.6mm，所以L±δ_L在标准链长范围内。

2）链节节距及公差验算。内链节：

外链节：

从上述计算结果分析：内链节节距分布合理，外链节有部分超下差，若将一个内链节和一个外链节综合分析，则有16.6%的概率超下差，超下差的最大值为：-0.075%（-0.12mm）。若将内链板孔心距提高0.12mm，即可改善，但一般情况下均采用链长偏短设计。

4.强度验算

1）由于内外链板为等强度设计，故以内链板为例计算即可

其中38HRC的45Mn链板，由机械设计手册查得，允许抗拉强度为[σ]=119.7kg/mm²=1.173kN/mm²。

因为σ≤[σ]，所以内外链板的抗拉强度安全可靠。

2）销轴剪切强度验算。

根据40Cr销轴的硬度为46HRC，由机械设计手册查得[σ]=149.7kg/mm²=1.467kN/mm²，所以[τ]=0.8[σ]=1.174kN/mm²。因为τ≤[τ]，所以销轴的剪切强度安全可靠。

3）外链节压出力计算。

式中：C=0.18；z=3（3σ）；f=0.16；F_max数据见4）有关链条疲劳性能。

F_Z>9.89（kN）（设定值），所以压出力符合设定要求。

4）有关链条疲劳性能。目前输送链标准尚未列入疲劳性能指标，但可根据客户要求或实际工况，参考ISO 15654：2004传动用精密滚子链疲劳试验方法，设定疲劳试验参数，进行试验验证。已知F_u=160kN，由经验设定F_d=0.15F_u=0.15×160kN=24kN，则

F_min=3%F_u=3%×160kN=4.8kN，

根据F_min和F_max按300万次寿命做验证性实验，如不符，可适度调整零件的尺寸、材质或加工工艺方式来提高链条的疲劳性能。

5.M160链条工作图

M160输送链的装配图和零件图如图5-147、图5-148所示。

图5-147 M160输送链装配图

图5-148 M160输送链零件图

a）外链板 b）内链板 c）滚子 d）套筒 e）销轴